熱力滅菌動力學基礎

1、1熱力滅菌的動力學基礎熱力滅菌的動力學基礎藥品生產(chǎn)質量管理工程課件四藥品生產(chǎn)質量管理工程課件四2 熱力滅菌是研究最深、使用最廣的滅菌熱力滅菌是研究最深、使用最廣的滅菌方式。當溫度超過細胞最佳生理活動的溫度方式。當溫度超過細胞最佳生理活動的溫度范圍時，隨著溫度的升高，細胞代謝減緩，范圍時，隨著溫度的升高，細胞代謝減緩，最終細胞的生長及繁殖將停止。每種細胞生最終細胞的生長及繁殖將停止。每種細胞生理活動的溫度均有一上限，一旦溫度超過它理活動的溫度均有一上限，一旦溫度超過它的上限，起生命作用的蛋白質、酶及核酸會的上限，起生命作用的蛋白質、酶及核酸會被永久性破壞，從而導致細胞發(fā)生不可逆轉被永久性破壞，從

2、而導致細胞發(fā)生不可逆轉的死亡。的死亡。熱對活細胞的作用熱對活細胞的作用3 從微觀上看，不具備真正核膜結構的原核細從微觀上看，不具備真正核膜結構的原核細胞（如細菌和藍綠藻）耐熱性最強。某些嗜熱性胞（如細菌和藍綠藻）耐熱性最強。某些嗜熱性細菌甚至可在細菌甚至可在80 以上的高溫中存活。但是，絕以上的高溫中存活。但是，絕大多數(shù)生長態(tài)菌在大多數(shù)生長態(tài)菌在80100 下即可被迅速殺滅。下即可被迅速殺滅。具備核膜結構的真核微生物，如真菌和原生動物，具備核膜結構的真核微生物，如真菌和原生動物，在在6080 下就可被迅速殺滅。多數(shù)病毒的耐熱下就可被迅速殺滅。多數(shù)病毒的耐熱較差，只有乙肝病毒（較差，只有乙肝病毒

3、（HBV）例外，它要在）例外，它要在75 下至少曝熱下至少曝熱3min才能被滅活。才能被滅活。熱對活細胞的作用熱對活細胞的作用4 還有一些其他類型的生物體也具有較強的還有一些其他類型的生物體也具有較強的耐熱性。例如，痙攣性假麻痹癥的蛋白侵襲子耐熱性。例如，痙攣性假麻痹癥的蛋白侵襲子（Prion）病原體，它既不屬細胞型微生物也）病原體，它既不屬細胞型微生物也不屬病毒，需要在不屬病毒，需要在132 下加熱下加熱1h才可完全殺才可完全殺滅。滅。熱對活細胞的作用熱對活細胞的作用5 在細菌中，需氧菌中的芽孢桿菌屬在細菌中，需氧菌中的芽孢桿菌屬（Bacillus）和厭氧菌中的梭狀芽孢桿菌屬和厭氧菌中的梭狀

4、芽孢桿菌屬（Clostridium），也具有較強的耐熱性。這些細菌的細胞能產(chǎn)生也具有較強的耐熱性。這些細菌的細胞能產(chǎn)生內源性孢子（芽孢）或胞間休眠體，一旦形成內源性孢子（芽孢）或胞間休眠體，一旦形成這種狀態(tài)，它們對熱、干燥及化學消毒劑的耐這種狀態(tài)，它們對熱、干燥及化學消毒劑的耐受性增強。要想殺滅這類芽孢，使之下降一個受性增強。要想殺滅這類芽孢，使之下降一個數(shù)量級（一個對數(shù)單位），干熱滅菌的溫度必數(shù)量級（一個對數(shù)單位），干熱滅菌的溫度必須達到須達到100170 ，濕熱滅菌的溫度在，濕熱滅菌的溫度在80129 之間。如以干熱滅菌及濕熱滅菌的滅菌之間。如以干熱滅菌及濕熱滅菌的滅菌率率L (Letha

5、lity)來計算，芽孢被殺滅困難的程度來計算，芽孢被殺滅困難的程度比其生長態(tài)時增大了比其生長態(tài)時增大了104105倍。倍。 熱對活細胞的作用熱對活細胞的作用6 細菌芽孢的耐熱性與多種因素有關，有細菌芽孢的耐熱性與多種因素有關，有些因素尚沒被人們完全認識。芽孢形成時，些因素尚沒被人們完全認識。芽孢形成時，細菌停止生化反應，交將遺傳物質包藏在芽細菌停止生化反應，交將遺傳物質包藏在芽孢中。此過程中發(fā)生了一系列生理變化：細孢中。此過程中發(fā)生了一系列生理變化：細胞質大量脫水，體積變小，在變小的原生質胞質大量脫水，體積變小，在變小的原生質體周圍形成了一層厚殼，此過程中，還生成體周圍形成了一層厚殼，此過程中

6、，還生成了一種特殊化學物質了一種特殊化學物質吡啶二羧酸或吡啶二羧酸或DPA(吡吡啶啶 26二羧酸二羧酸)。 熱對活細胞的作用熱對活細胞的作用7 在芽孢形成階段，吡啶二羧酸鈣能與脫在芽孢形成階段，吡啶二羧酸鈣能與脫氧核糖核酸（氧核糖核酸（DNA）以及細胞內的酶形成復）以及細胞內的酶形成復合物，從而對休眠狀態(tài)的芽孢起保護作用。合物，從而對休眠狀態(tài)的芽孢起保護作用。處于休眠狀態(tài)的芽孢可以存活很多年，在適處于休眠狀態(tài)的芽孢可以存活很多年，在適宜的條件下，它們在數(shù)分鐘內即可恢復到生宜的條件下，它們在數(shù)分鐘內即可恢復到生長狀態(tài)。長狀態(tài)。 熱對活細胞的作用熱對活細胞的作用8影響滅菌效果的因素9影響滅菌效果的

7、因素10影響滅菌效果的因素11影響滅菌效果的因素12熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則13熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則14熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則15NONtlgN0lgNt圖34圖35熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則16熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則17D2tDD1tlgN=1lgN=12121lgNlgN1250C1210CD值與滅菌溫度的關系D值的定義圖36圖37熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則18熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則19 不同滅菌溫度下的不同滅菌溫度下的D值值微生物名稱溫度（oC）介質D值（min）嗜熱脂肪桿菌嗜熱脂肪桿菌嗜熱脂肪桿菌

8、嗜熱脂肪桿菌嗜熱脂肪桿菌嗜熱脂肪桿菌梭狀芽孢桿菌梭狀芽孢桿菌梭狀芽孢桿菌105110115121121 121105105115葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖乳酸林格液注射用水葡萄糖注射用水注射用水87.832.011.72.42.13.01.313.72.1熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則20熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則21ZT(0C)lgD=121D值的定義lgD熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則22熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則23熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則24lgD=1Z=100CZ=70CZ=120CZ=100C1211201151101051001.2

9、781.0930.2760.1761.761lgDT1T2熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則25熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則26熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則27FTlgNlgNt圖310 T(0C)滅菌值定義熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則28熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則29熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則30熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則31 下表列舉了 Z=10oC 時不同溫度下的滅菌率值，比較110oC 和 121oC 的滅菌率，可以得出結論： 110oC 滅菌 12.6min 和 121oC 滅菌 1min 等效； 滅菌時間相等時， 110oC

10、滅菌效果只有 121oC 下滅菌效果的 7.9%。 熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則32熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則33 不同溫度不同不同溫度不同Z值下的滅菌率（值下的滅菌率（Lethal rate）見下表）見下表表表3-55 濕熱滅菌中不同溫度和濕熱滅菌中不同溫度和Z值下的滅菌率（值下的滅菌率（L）數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)T/oCL值值Z=7Z=8Z=9Z=10Z=11Z=121000.0010.0020.0060.0080.0120.0181010.0010.0030.0060.0100.0150.0221020.0020.0040.0080.0130.0190.0261030.0030.0

11、060.0100.0160.0230.0321040.0040.0070.0130.0200.0280.0381050.0050.0100.0170.0250.0350.046熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則34T/L值值Z=7Z=8Z=9Z=10Z=11Z=121060.0070.0130.0220.0320.0430.0561070.0100.0180.0280.0400.0530.0681080.0140.0240.0360.0500.0660.0831090.0190.0320.0460.0630.0810.1001100.0260.0420.0600.0790.0100.1211

12、110.0370.0560.0770.1000.1230.1471120.0520.0750.1000.1260.1520.1781130.0720.1000.1290.1580.1870.2151140.1000.1330.1670.2000.2310.261114.50.1180.1540.1900.2240.2570.2871150.1390.1780.2150.2510.2850.316熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則35T/T/L值值Z=7Z=8Z=9Z=10Z=11Z=12115.50.1640.2050.2450.2820.3160.3481160.1930.2370.278

13、0.3160.3510.383116.50.2280.2740.3160.3550.3900.4221170.2680.3160.3590.3980.4330.464117.50.3160.3650.4080.4470.4810.5111180.3730.4220.4640.5010.5340.562118.50.4390.4890.5270.5620.5930.6191190.5180.5620.5990.6310.6580.681119.50.6110.6490.6810.7080.7310.7501200.7200.7500.7740.7940.8110.825120.50.8480.8

14、660.8800.8910.9010.9091211.001.001.001.001.001.00熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則36T/T/L值值Z=7Z=8Z=9Z=10Z=11Z=12121.51.181.161.141.121.111.101221.391.331.291.251.231.21122.51.641.541.471.411.371.331231.931.781.671.591.521.47123.52.282.051.901.781.691.621242.682.372.152.001.871.781254.393.162.782.822.312.151265.184.223.593.162.852.611277.205.624.643.983.513.1612810.07.506.005.014.333.83129139.10.07.746.315.344.6413019.313.310.07.946.585.62熱力滅菌的對數(shù)規(guī)則熱力滅菌